70DB電動鉆機電控系統的現場使用分析

國偉

（中石化勝利油田渤海鉆井總公司埃及70194隊，山東 東營 257200）

整個控制系統共有4個發電機控制柜(GC)，1個發電機控制電池柜 (GCP)，2個控制單元柜（CU），1個翻排柜(PL)，1個PLC柜(PC)，5個軟啟動柜(SS)，2個電源柜(PB),3個供電柜(PS),3個整流柜(RU)，2個制動單元柜(BU)和6個逆變柜，其中6個逆變柜“一對一”驅動6臺交流變頻主電機，分別是絞車A，絞車B，轉盤和1、2、3號泥漿泵。絞車采用能耗制動的制動方式。

一、出現過的主要問題及解決方法。

我們隊的鉆機自2008年1月在埃及投入使用后，電控系統也確實出現了一些問題，并得到了解決?，F將出現過的主要問題及解決方法列舉如下：

1.絞車A、絞車B和轉盤在運行過程中有時會自動停。

常見原因：絞車或轉盤的編碼器損壞；編碼器聯軸節斷裂；控制線的屏蔽不好造成干擾；風機或潤滑泵跳閘。

解決方法：若電機顯示有轉矩無轉速，則說明編碼器損壞，更換編碼器，故障代碼通常顯示F07902；若AOP30面板上報變頻器相關故障，如F31100,F31131，F30887,F30885等，則是編碼器控制線的屏蔽不好受干擾導致，那么檢查編碼器航空插接件的屏蔽線連接和VFD房端接線室的接地線導電性是否良好，做好接地抗干擾工作，從而將感應電釋放出去，一般故障會消失；若是風機和潤滑泵跳閘導致，那么連接電機的線路有短路接地的情況，查到短路點，重新接線做好絕緣工作，輔助電機正常啟動后主電機自鎖保護消失。

2.搬家后，CU320有時會報故障無法正常啟動或逆變柜內的風機無法啟動。

常見原因：6個逆變柜內所需電源是由柜內下端的電源母排提供的，能夠提供600V,380V,220V,24V四種電源，而柜與柜之間的母排則是由插接件連接的，所以由于搬家途中顛簸厲害，容易把插接件顛掉或顛松，導致有的逆變柜無法送上電。

解決方法：打開相應的逆變柜，查看插接件，將插接件插牢固并固定好故障消失。

3.整個系統停止運行，CPU顯示外部故障，系統故障，通訊故障。

常見原因：profibus通訊總線插頭松動；相關模塊損壞；房端接線室的接地端導電性不良，使profibus通訊總線受到感應電干擾。故障代碼通常顯示F01910。

解決方法：首先檢查接地線端子的地線是否缺水，地線蹶子埋的深度和做地線用的電纜電阻是否合適。若不合適，重新鋪設接地線。其次，檢查profibus通訊總線的插頭是否松動，若松動，固定好即可；如果故障依然存在，則檢查PLC系統中的各非冗余模塊是否損壞，若損害，更換相應模塊，系統即恢復正常。我們隊的I/O模塊SM322損壞過一次，導致系統停止運行，檢查出來更換后故障消失。

4.整個電控系統停止運行，CPU顯示外部故障，系統故障，同時PC柜內給通訊模塊提供24V電源的SITOP電源亮黃燈，顯示過載。

常見原因：SITOP電源壞；該SITOP電源所帶負載里有短路或接地的情況發生。

解決方法：首先單獨取下該SITOP電源，輸入220V電壓，測量輸出是否正常，若不正常更換即可；若電源模塊正常，則根據圖紙分別測量該電源的負載里究竟是哪一路或哪幾路有短路或接地的情況發生，一般情況會是相應負載的外部線路有損壞接地或插頭松動搭線導致的，重新接線或做好接頭故障消失。

5.VFD的空調不運行或制冷效果不理想導致室內溫度過高。

常見原因：由于地處風沙大的埃及戈壁，空調外機風扇馬達密封不是很好易進沙子，致使電機堵轉溫度過高燒壞；空調缺氟利昂或漏氟里昂，導致壓力開關跳開，主繼電器不吸合，壓縮機不運行。

解決方法：定期檢查空調外機風扇馬達運轉是否自如，若有阻礙現象，立即取出檢修；用壓力表檢測壓縮機是否缺氟利昂，若氟利昂不夠，首先充一下試試，看有沒有漏氟的現象，如果有，檢查出來焊接充氟即可，如果沒有，直接給壓縮機充氟，壓力控制到70PSI。

6.發電機不好并車。

常見原因：出廠時未加載試驗，或試驗負荷小

解決方法：不好并車時，卸掉部分負荷再并車，或耐心等待一段時間。

7.B絞車的逆變柜的保險絲燒壞。

常見原因：該逆變柜的L37空氣開關的預充電結構部分不是很可靠，重新合閘之后，把手柄打到“I”位后，電機上電，手柄在自動彈到“AUTO”位的過程中，有時候L37無法很好的控制峰值電流，導致保險絲燒壞。故障代碼通常為F30027。

解決方法：搬家以及平時，不需要檢修B絞車逆變柜的時候盡量不拉閘，第一次成功上電后L37始終保持在“AUTO”位，一旦保險絲燒壞，及時更換型號相符的保險絲。

8.觸摸屏上的游車高度不顯示。

常見原因：滾筒編碼器損壞；滾筒編碼器聯軸節斷裂；FM350計數器模塊損壞；程序有誤，無輸入值。

解決方法：檢查滾筒編碼器以及聯軸節，若損壞更換；檢查FM350計數器模塊，若滾筒轉起來后，模塊沒有輸入顯示，綠燈不閃爍，說明模塊損壞，更換即可；若硬件沒有問題，則考慮是程序有誤，需要更改游車高度程序塊的輸入參數。

9.三臺泥漿泵的泵沖累計在觸摸屏上顯示不準確或不顯示。

常見原因：泵沖傳感器無電壓輸入或輸入電壓低；泵沖傳感器損壞；泵沖傳感器的安裝位置不適當。

解決方法：測量泵沖傳感器的輸入電壓是否為24V，若電壓不正常，一般是泵沖控制線有斷點，找出來重新連接即可；若輸入電壓正常，接通電源后查看泵沖傳感器里的紅色指示燈是否亮，如果不亮說明已壞需要更換；如果指示燈也亮，那么調整泵沖傳感器在泵體的安裝位置，若指示燈在某一位置閃爍，則說明泵沖傳感器已正常計數了，若在任何位置都不閃爍，說明該泵沖傳感器損壞，需要更換。

二、電控系統日常維護

任何設備實際最重要也是首要的是維護，如果設備維護好了，不但有利于正常生產而且節省人力物力。所以針對我隊的電控系統，我們的維護方法如下：

1.首先嚴格控制VFD房的室溫和濕度。根據井上工況來調整室內溫度，例如當負荷較輕時，我們將空調的上限設定到22度左右，當負荷較重時，則調到16度左右，原則上始終要保持室溫涼爽。另外，為了控制室內溫度濕度，嚴禁相關人員出入不關室門。2.保持室內清潔。我隊買了吸塵器，每個小班司機，在下班前都要清掃室內衛生，始終保持室內無塵土。3.電氣師定期打掃柜體內衛生，用小毛刷子輕輕的將電氣原件或模塊的落塵清掃掉，防止靜電對原件的干擾甚至是損壞。4.每次做控制線的插頭插件時，一定要把屏蔽層連接好，防止因為屏蔽不好，感應電傳倒不出去而損壞器件。5.重視做好接地線。電動設備很多誤報警和故障的發生都是因為接地線的導電性不好造成的，尤其在地層導電性不好的沙漠戈壁更是如此，所以我們每次搬家后首先要做好的就是把地線接好，選取合適的位置挖深坑，把2根銅線蹶子砸進去1.5米以上后再用一股短粗的電線串接起來，如果地表比較硬，用充氣鉆打坑會比較方便，然后把房端接線室的接地線端與地線蹶子之間用粗電纜連接，如果條件允許盡可能用截面積比較大的電纜或多股電纜，電阻越小越好。要始終保持埋地線的坑里有水，并且可以往水里加些食用鹽，以利于地層的導電性。6.每次搬家前，都要將拆下來的各個控制線的線頭包好，防止進水受潮損壞，尤其要將編碼器的航空插接頭固定在適當位置，防止磕碰。7.安裝時，所有控制線的插接件都要小心得對準線號插接，防止插頭受損彎曲或折斷。8.空調的外機散熱片要定期用氣管線吹，清理糊在上面的塵土，以利于空調制冷散熱。9.每天早中晚嚴格執行崗位巡檢，及時發現設備與正常運行時的異常現象或報警提示，并抓緊時間排查解決故障點。10.當任何一個絞車編碼器有問題導致停轉時，如果負荷允許，在檢修的同時可以暫時用一臺絞車，但必須把另一臺掛到空檔位，防止齒輪不同步磨損輪齒。11.安裝過程中，絞車和轉盤的編碼器控制線的航空插接件接好后，外面要用塑料布纏好，再用膠帶綁緊，然后固定到適當的位置，這樣可以避免潮濕的堿性空氣腐蝕插接件。12.嚴格要求班里的埃及勞工，在平時搞衛生時，不準用水槍沖電機、編碼器及接線盒，必須要清理的話，只能用抹布。雖然設備電路是防爆的，但是為了安全起見，盡可能做到萬無一失。13.絞車的電機潤滑泵有兩個，定期輪流使用，防止因為長期不用而生銹老化。14.對于雙冗余結構，如果在兩路都沒問題的前提下，可以根據井上的實際情況把兩路倒替著用，以免某一路因長期不用通訊模塊受潮。15.電氣師或機房人員，在給系統上電或其他操作時，嚴格按照操作順序和操作要求執行，不能隨意操作。16.搬家過程中，一定要保持VFD房內無雜物，例如電瓶和滅火器等物品不準放到室內，防止在搬家途中由于顛簸，雜物碰撞柜體或化學品污染電子器件。

三、配套改進的建議

針對我們隊的這套設備來說，我覺得有以下幾點可以改進:

1.CU320的電源是由直接從變壓器輸出的的400V電壓取一相，經過兩個斷路器，再輸入SITOP電源把220V變成24V的，所以并不是經過UPS供電的，因此每次倒發電機的時候，CU320都要重啟一次，在試油階段有時候倒車比較頻繁，CU320重啟次數多了，我認為應該會降低其使用壽命。因此如果能夠把CU320改成通過UPS供電，應該會更好。

2.實際上我們這套設備可以不用來回的倒換主發電機和輔助發電機，在使用輔發的同時若需要短時間使用主發電機的時候，可以直接并車上600V而不去倒變壓器進線，但是我們這套設備有時候在兩路同時用的情況下逆變開關L37會合不上閘。所以我認為整個線路的設計需要重新考慮一下。

3.發電機控制柜的4個控制線，測速控制線，勵磁控制線，24V電噴和執行器控制線，它們固定在VFD房端的那側接頭，有正扣也有反扣，所以容易把方向擰錯，在拆線或安裝時極易把里面的線路擰斷。所以我認為如果把所有的插頭都設計為正扣的方向，這種現象就不易發生了。

4.如果廠家能夠將重負荷下的發電機并車調試到在較短時間內就能成功上線的狀態下，自動并車會更好用。

5.我認為我們這套電控系統的DRIVE CLI-Q線的鋪設不是很好,有些線鋪設時拉的過緊,可能由于距離沒設計好導致線的長度不是很寬裕造成的,但是容易造成水晶頭的插接不牢靠。所以可以在鋪設時選用較長的DRIVE CLI-Q線。

[1]葛運鋒.頂部驅動鉆井裝置電控系統的設計研究 .2006-北京交通大學：電氣工程.